(57)【要約】【課題】測定用ボールを介装したシャフトプーリとシーブプーリとの間のガタ量を正確に検出し、誤差のより少ない最適ボール外径ｄを予測する最適ボール予測装置を提供する。【解決手段】内ボール溝Ｈｉと外ボール溝Ｈｏの間に測定用ボール９を介装して、軸部材２と軸嵌挿部材６とを正逆方向に回転させ、その正転方向変位位置及び反転方向変位位置を画像処理手段３１により検出し、軸部材２の軸心に対する軸嵌挿部材６の軸ズレを考慮した真のガタ量を算出する。そして、その真のガタ量に基づいて最適ボール外径ｄを予測し、より誤差の少ない、ボール溝の形状に応じた最適なボールの外径ｄを得る。【選択図】図１
2005061861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸部材の外周面上に周方向に所定間隔をおいて複数配設されかつ軸方向に沿って延在する外ボール溝と、前記回転軸部材に同軸上に嵌挿される軸嵌挿部材の内周面上で前記外ボール溝に対向する箇所に配設されかつ軸方向に沿って延在する内ボール溝とを有し、前記対向する外ボール溝と内ボール溝との間にボールが介装されるボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置において、
前記外ボール溝と内ボール溝との間に測定用ボールを介装して前記軸嵌挿部材が嵌挿された前記回転軸部材を予め設定された位置に保持するプーリ保持手段と、
前記軸嵌挿部材を所定トルクで正転方向及び反転方向に回転付勢して正転方向変位位置及び反転方向変位位置に配置する回転付勢手段と、
前記軸嵌挿部材を軸方向より撮影して前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置を画像処理により検出する画像処理手段と、
該画像処理手段により検出した前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置に基づいて最適ボール外径を予測する演算処理手段とを有することを特徴とするボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、
前記画像処理手段により検出した前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の位置データに基づいて、前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状を座標系で表し、その座標系で表された前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状から当該ボール溝間における最適ボール外径を予測することを特徴とする請求項１に記載のボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置。
【請求項３】
前記演算処理手段は、
前記内ボール溝に規定径の基準円を２点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置と、前記外ボール溝に前記基準円を２点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置との離間距離の２乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を前記最適ボール外径として予測することを特徴とする請求項２に記載のボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置。
【請求項４】
前記演算処理手段は、
各ボール溝間の最適円から各最適円の中心を通過する円を求め、その円の中心と軸部材の軸中心とのずれ量を算出し、そのずれ量が前記軸部材の外径と前記軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差よりも小さいことを確認することを特徴とする請求項３に記載のボールスプライン溝の最適ボール外径予測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールスプライン機構の外ボール溝と内ボール溝との間に介装されるボールの最適な外径を予測する最適ボール外径予測装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、無段変速機（ＣＶＴ）用プーリのシャフトプーリとシーブプーリとの間にはボールスプライン機構が設けられており、このボールスプライン機構は、シャフトプーリとシーブプーリを一体回転可能でかつプーリ面が接近及び離間する方向に沿って軸方向に移動させるための機能を有している。ボールスプライン機構のボール溝は、加工誤差等によって、ボールとボール溝間のクリアランスにバラツキを生じるおそれがある。したがって、プーリ組み立て時に最適な大きさの外径を有するボールを選択してボール溝間に挿入する必要がある。
【０００３】
この最適な大きさのボールを選択する方法として従来より種々の方法が提案されており、その方法の一つに、通常のボールよりも外径の小さい測定用ボールを用意してボール溝間に挿入し、シャフトプーリとシーブプーリとを相対的に正逆方向に回転させて円周方向の変位量であるガタ量を測定し、その測定されたガタ量に応じて実際に組み付けられるボールの外径を決定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、従来のガタ量測定方法を説明する図である。ＣＶＴ用プーリ１００は、シャフトプーリ１０１とシーブプーリ１０２がボール溝１０３間に測定用ボール１０４を介装した状態で組み立てられており、回転中心が水平方向に延在する姿勢状態で図示していない支持手段に支持されている。シャフトプーリ１０１には、ガタ量測定装置の本体円盤１１０が取り付けられており、その本体円盤１１０には、シーブプーリ１０２の円周方向の移動量を計測するために、複数個の計測ゲージ１１１が周方向に等間隔をおいて配置されている。一方、シーブプーリ１０２の背面にはガタ量測定装置の触子円盤１１２が取り付けられている。この触子円盤１１２には、径方向に突出して各計測ゲージ１１１の触子にそれぞれ当接するように複数本の当接アーム１１３が放射状に配置されている。
【０００５】
そして、シーブプーリ１０２を所定トルクで正逆方向に回転させ、円周方向の変位を計測ゲージ１１１により計測し、所定の演算式によりガタ量を算出している。また、ガタ量Ａ０からボールの最適な大きさｄを予測する際に、従来は、図１３に示すように、ボール溝１０３の側壁部の形状を直線と仮定し、ボール溝１０３が測定用ボール１０４に対して常に約４５゜の接触角で接触するとして以下の式（Ｘ）にて最適ボール外径ｄを算出している。
【０００６】
ｄ＝ｄ０＋ｃｏｓ４５゜×Ａ０／２＋Ｃ  ・・・・（Ｘ）
（ｄ０：測定用ボールの外径、Ｃ：補正値（経験値）、Ａ０：ガタ量）
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１４２１０１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガタ量測定装置の場合、測定時に円周方向の移動に加えて、シャフトプーリ１０１とシーブプーリ１０２の軸中心にずれが発生する。したがって、円周方向の変位のみを測定する計測ゲージ１１１では、正確なシーブプーリ１０２のガタ量Ａ０を測定することができず、ボールの最適な大きさである最適ボール外径ｄを予測することは困難である。
【０００９】
そして、上記式（Ｘ）によるボール外径の算出方法も、ボール溝１０３の形状を直線と仮定して算出しており、また、シーブプーリ１０２の軸ズレは考慮に入れていないので、誤差が大きく、ボール溝１０３の形状に応じた最適ボール外径ｄを予測することは困難である。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガタ量からより誤差の少ない最適ボール外径を予測できるボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に記載の発明によるボールスプライン機構の最適ボール外径算出装置は、回転軸部材の外周面上に周方向に所定間隔をおいて複数配設されかつ軸方向に沿って延在する外ボール溝と、回転軸部材に同軸上に嵌挿される軸嵌挿部材の内周面上で外ボール溝に対向する箇所に配設されかつ軸方向に沿って延在する内ボール溝とを有し、前記対向する外ボール溝と内ボール溝との間にボールが介装されるボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置において、外ボール溝と内ボール溝との間に測定用ボールを介装して軸嵌挿部材が嵌挿された回転軸部材を予め設定された位置に保持するプーリ保持手段と、軸嵌挿部材を所定トルクで正転方向及び反転方向に回転付勢して正転方向変位位置及び反転方向変位位置に配置する回転付勢手段と、軸嵌挿部材を軸方向より撮影して軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置を画像処理により検出する画像処理手段と、画像処理手段により検出した軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置に基づいて最適ボール外径を予測する演算処理手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によると、外ボール溝と内ボール溝との間に測定用ボールを介装して軸嵌挿部材が嵌挿された軸部材を保持し、軸嵌挿部材を正転方向及び反転方向に回転付勢し、その正転方向変位位置と反転方向変位位置を画像処理により検出するので、軸部材の軸心に対する軸嵌挿部材の軸ズレを考慮した真のガタ量を得ることができる。そして、その真のガタ量を用いて最適ボール外径を予測するので、より誤差の少ない、ボール溝の形状に応じた最適なボールの外径を予測できる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置において、演算処理手段が画像処理手段により検出した軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の位置データに基づいて内ボール溝と外ボール溝の形状を座標系で表し、その座標系で表された内ボール溝と外ボール溝の形状から当該ボール溝間における最適ボール外径を予測することを特徴とする。
【００１４】
この発明は、上記演算処理手段による最適ボール外径の算出方法の一例を示したものであり、これによれば、座標系で表された内ボール溝と外ボール溝の形状から当該ボール溝間における最適ボール外径を予測する。したがって、従来のボール溝の形状を直線に近似して予測するものと比較して、最適ボール外径をより正確に予測することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載のボールスプライン機構の最適ボール外径予測装置において、演算処理手段が、内ボール溝に規定径の基準円を２点で接触させたときの基準円の中心座標位置と、外ボール溝に基準円を２点で接触させたときの基準円の中心座標位置との離間距離の２乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を最適ボール外径として予測することを特徴とする。
【００１６】
この発明は、上記演算処理手段による最適ボール外径の算出方法の具体的な一例を示したものであり、これによれば、内ボール溝に規定径の基準円を２点で接触させたときの基準円の中心座標位置と、外ボール溝に基準円を２点で接触させたときの基準円の中心座標位置との離間距離の２乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を最適ボール外径として予測する。したがって、実際のボール溝の形状を考慮した最適ボール外径を予測することができ、その正確性をより向上することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載のボールスプライン溝の最適ボール外径予測装置において、演算処理手段が、各ボール溝間の最適円から各最適円の中心を通過する円を求め、その円の中心と軸部材の軸中心とのずれ量を算出し、そのずれ量が軸部材の外径と軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差よりも小さいことを確認することを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、各最適円の中心を通過する円の中心と軸部材の軸中心とのずれから、軸部材と軸嵌挿部材との同軸度を求める。そして、同軸度を、軸部材の外径と軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差と比較して、同軸度の方がクリアランス差よりも小さいことを確認する。これにより、最適ボール外径が選択されたことを確認することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。図１〜図１１は、本発明の実施の一形態に係わり、図１は、最適ボール外径予測装置の全体を概略的に示す正面図、図２は、最適ボール外径予測装置の側面図、図３は、最適ボール外径予測装置の機能ブロック図、図４は、シーブプーリが右回転変位位置に配置された状態を示す説明図、図５は、右回転変位位置を座標表示した説明図、図６は、イニシャル位置におけるシーブプーリボール溝の形状を座標表示した説明図、図７は、右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝の曲率半径中心座標位置を示す説明図、図８は、シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図、図９は、シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図、図１０は、実験結果を示すグラフ、図１１は、ＣＶＴ用プーリの構成を概略的に説明する図である。
【００２０】
まず最初に、本実施の形態におけるワークであるＣＶＴ用プーリ１の構成について説明する。ＣＶＴ用プーリ１は、自動車のＣＶＴ変速機内に備え付けられるものであり、図１１に示すように、エンジンの出力軸に連設されるシャフトプーリ（軸部材）２と、そのシャフトプーリ２に嵌挿されるシーブプーリ（軸嵌挿部材）６とを備え、ボールスプライン機構によりシャフトプーリ２とシーブプーリ６とを一体に回転可能でかつシャフトプーリ２に対しシーブプーリ６を軸方向に相対的に移動可能に構成されている。
【００２１】
シャフトプーリ２は、シャフト部３とプーリ部４を有しており、図４に示すように、シャフト外周面上には周方向に所定間隔をおいて軸方向に沿って延在するシャフトプーリボール溝（外ボール溝）Ｈｏが形成されている。本実施の形態では、回転中心を中心として１２０度の角度間隔をおいて配設されており、＃１〜＃３のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３が設けられている。これらのシャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３は、縦断面が同一の曲率半径を有する２つの凹円弧を対峙させた、いわゆるゴシックアーチ型といわれる凹溝形状を有している（図６参照）。プーリ部４は、シャフト部３の基端側位置で径方向に拡がる円盤形状を有しており、シャフトプーリボール溝Ｈｏ側に向かって移行するにしたがって漸次縮径するテーパ状のプーリ面が形成されている。
【００２２】
一方、シーブプーリ６は、図１１に示すように、シャフトプーリ２のシャフト部３を嵌挿可能な円筒部７と、その円筒部７の一方端部で径方向に拡がる円盤状のプーリ部８を有している。円筒部７の内周面上には、図４に示すように、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３に対応する位置にシーブプーリボール溝（内ボール溝）Ｈｉ１〜３が形成されている。これらのシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３は、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３と同様の断面形状を有している。プーリ部８は、軸方向外側に向かって移行するにしたがって漸次縮径するテーパ状のプーリ面が、シャフトプーリ２のプーリ面に対向するように設けられている。
【００２３】
そして、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１〜３とシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３との間には、最適ボール外径ｄを予測するための測定用ボール９が介装されて、シャフトプーリ２とシーブプーリ６が組み立てられている。測定用ボール９の外径ｄ０は、最適ボール外径ｄよりも小さく（ｄ０＜ｄ）、シャフトプーリ２を固定した状態でシーブプーリ６を軸周りに回転させた場合に、その回転方向に予め設定された範囲内のガタを発生させることができる大きさに設定されている。
【００２４】
次に、最適ボール外径予測装置１０の構成について説明する。最適ボール外径予測装置１０は、図１に示すように、プーリ保持手段１１、プーリ回転付勢手段２１、及び画像処理手段３１を備えている。プーリ保持手段１１は、架台１３の上でシャフトプーリ２のプーリ部４の外周縁部分を軸方向両側から挟持して保持するプーリチャック１２と、シャフトプーリ２のシャフト部３の先端側を径方向両側から挟持して保持するシャフトチャック１５を有しており、シャフトプーリ２をその回転中心が水平方向に延在する姿勢状態で予め設定された固定位置に固定可能に構成されている。
【００２５】
プーリ回転付勢手段２１は、シーブプーリ６のプーリ部８の背面に沿って取り付けられてプーリ部８の外周縁部分を軸方向両側から挟持することによりシーブプーリ６に一体に固定される付勢用円盤２２と、図２に示すように、その付勢用円盤２２からその径方向外側に向かって略水平に突設された右回転用アーム２３と、付勢用円盤２２から右回転用アーム２３とは反対方向に向かって略水平に突設された左回転用アーム２４と、右回転用アーム２３の先端及び左回転用アーム２４の先端からそれぞれ垂下する連結ロッド２５の下端に各々取り付けられるウェイト２６と、架台１３の下部に取り付けられて、これら一対のウェイト２６をそれぞれ上下移動させるためのシリンダ機構２７と、シリンダ機構２７の動作を制御する制御部２８（図３参照）を有している。制御部２８は、例えばシーケンスプログラムコンピュータによって構成されており、所定の制御信号の入力によりシリンダ機構２７を駆動させてウェイト２６を上下移動させ、シーブプーリ６を所定トルクで右回転方向（正転方向）及び左回転方向（反転方向）に回転付勢し、測定用ボール９のガタ分だけ回転移動させた右回転変位位置（正転方向変位位置）及び左回転変位位置（反転方向変位位置）にそれぞれ配置するための制御プログラムが予め組み込まれている。
【００２６】
画像処理手段３１は、シーブプーリ６に取り付けられた付勢用円盤２２の回転移動状態を撮影するＣＣＤカメラ３２と、ＣＣＤカメラ３２により撮影した映像に基づいて画像処理を行い、軸方向に直交する方向に延在する座標平面上に展開してガタ量を算出するガタ量演算処理手段３３と、ガタ量演算処理手段３３の演算結果や画像処理データなどを表示するための表示モニタ３４を備えている。ＣＣＤカメラ３２は、付勢用円盤２２の盤面に対向する位置に設けられており、軸方向から盤面の所定範囲に亘って予め設定された測定検査位置Ｋを撮影できるように設定されている。ガタ量演算処理手段３３は、本実施の形態では、架台１３の中に設置されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）と、そのＰＣにインストールされたソフトウエアプログラムによって構成されている。また、このＰＣには、最適ボール外径の予測演算処理を実行するソフトウエアプログラムもインストールされている。また、ＰＣは、図３に示すように、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８と通信ケーブル３５によって接続されており、互いに制御信号の送受信が可能に構成されている。
【００２７】
次に、上記構成を有する最適ボール外径予測装置１０によるガタ量の算出処理方法と最適ボール外径の予測処理方法について以下に説明する。
【００２８】
まず、準備工程として、ＣＶＴ用プーリ１のシャフトプーリボール溝Ｈｏとシーブプーリボール溝Ｈｉとの間に測定用ボール９を介装してＣＶＴ用プーリ１を組み立てる。そして、シーブプーリ６のプーリ部８に付勢用円盤２２を一体に固定し、シャフトプーリ２のプーリ部４とシャフト部３をプーリ保持手段１１のプーリチャック１２及びシャフトチャック１５に挟持させて、右回転用アーム２３と左回転用アーム２４が各々水平方向に延在する姿勢状態で架台１３の上に固定する。そして、右回転用アーム２３と左回転用アーム２４の先端にそれぞれ連結ロッド２５を介してウェイト２６に連結する。この状態では付勢用円盤２２に回転方向の付勢力は作用しておらず、シーブプーリ６は、正転方向及び反転方向にそれぞれ回転移動可能なイニシャル位置に配置される。
【００２９】
次に、画像処理手段３１によりイニシャル位置にあるシーブプーリ６の付勢用円盤２２をＣＣＤカメラ３２により撮影し、その測定検査箇所Ｋの画像データをシーブプーリ６のイニシャル位置の画像データとしてＰＣのメモリに記憶する。
【００３０】
それから、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８により、シリンダ機構２７の駆動制御を行い、右回転用アーム２３に連結されたウェイト２６を下降移動させ、左回転用アーム２４に連結されたウェイト２６を上昇移動させる。これにより、右回転用アーム２３の先端を下方に向かって移動させ、左回転用アーム２４の先端を上方に向かって移動させ、付勢用円盤２２を所定トルクで右回転方向に付勢する。したがって、シーブプーリ６は、付勢用円盤２２と一体に右回転方向に回転付勢され、図４に示すように、測定用ボール９のガタ量分だけ回転移動した右回転変位位置に配置される。画像処理手段３１は、シーブプーリ６が右回転変位位置に配置されると、付勢用円盤２２の測定検査箇所ＫをＣＣＤカメラ３２により撮影し、その画像データをＰＣのメモリに記憶する。
【００３１】
次に、プーリ回転付勢手段２１の制御部２８により、シリンダ機構２７の駆動制御を行い、右回転用アーム２３に連結されたウェイト２６を上昇移動させ、左回転用アーム２４に連結されたウェイト２６を下降移動させる。これにより、右回転用アーム２３の先端を上方に向かって移動させ、左回転用アーム２４の先端を下方に向かって移動させ、付勢用円盤２２を所定トルクで左回転方向に付勢する。したがって、シーブプーリ６は、付勢用円盤２２と一体に左回転方向に回転移動し（図示せず）、測定用ボール９のガタ量分だけ左回転方向に移動した左回転変位位置に配置される。画像処理手段３１は、シーブプーリ６が左回転変位位置に配置されると、付勢用円盤２２の測定検査箇所ＫをＣＣＤカメラ３２により撮影し、その画像データをＰＣのメモリに記憶する。
【００３２】
ガタ量演算処理手段３３は、右回転変位位置と左回転変位位置の画像データがＰＣのメモリに記憶されると、その画像データに基づいてシーブプーリ６のイニシャル位置から右回転変位位置及び左回転変位位置への移動によるガタ量として、図５に示すように、回転中心変位量α、中心変位角γ、回転角φをそれぞれ算出する。
【００３３】
そして、イニシャル位置の画像データ、右回転変位位置の画像データ、左回転変位位置の画像データを重ね合わせて、測定検査箇所Ｋの面性状が一致する位置を求め、シャフトプーリ２の軸心に対するシーブプーリ６の軸ズレを考慮した真のガタ量を算出する。
【００３４】
ＰＣ内に構成される最適ボール外径予測手段は、ガタ量演算処理手段３３が真のガタ量を算出すると、その真のガタ量に基づいて最適ボール外径ｄを予測する処理を実行する。最適ボール外径ｄの予測処理では、第１の前提条件として、シャフトプーリ２と測定用ボール９は一体と考え、動かないものとし、これを基準寸法とする。そして、第２の前提条件として、シーブプーリ６のばらつきは、図６及び図７に示すように、シャフトプーリ２の回転中心と測定用ボール９の中心を通過する径方向基準線に対して４５゜の傾斜角を有する方向のみと考える。＃１シーブプーリボール溝Ｈｉ１の左側壁部（正転方向側壁部）ＬＨｉ１と右側壁部（反転方向側壁部）ＲＨｉ１の各曲率半径中心座標位置（ａＬ、ｂＬ）、（ａＲ、ｂＲ）は、以下の式（１）によって算出されるものとする。
【００３５】
【式１】
2005061861.tif 000003
【００３６】
但し、Ａは既知、Ｄはシーブプーリ６のばらつきのパラメータを示す。
【００３７】
次に、上記第１及び第２の前提条件のもと、左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置と、測定用ボール９の中心座標位置と、左側壁部ＬＨｉ１と測定用ボール９との接触ポイントｐとが同一直線状にあるものと仮定して、右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝Ｈｉ１の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Ｈｉ１の左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置（ａＬ′、ｂＬ′）は、以下の式（２）及び式（３）を用いて算出する。
【００３８】
【式２】
2005061861.tif 000004
【００３９】
【式３】
2005061861.tif 000005
【００４０】
但し、左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径Ｌ、測定用ボール９の半径ｒ、測定用ボール９の中心座標位置（０、ｃ）は、既知である。
【００４１】
上記式（２）及び式（３）に式（１）を代入してＤについて解くことにより、イニシャル位置における左側壁部ＬＨｉ１の座標位置を以下の式（４）により表すことができる。
【００４２】
【式４】
2005061861.tif 000006
【００４３】
＃２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈの左側壁部ＬＨｉ２、ＬＨｉ３についても同様にして、
【００４４】
【式５】
2005061861.tif 000007
【００４５】
【式６】
2005061861.tif 000008
として表すことができる。
【００４６】
次に、左回転変位位置における＃１のシーブプーリボール溝Ｈｉ１の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Ｈｉ１の右側壁部ＲＨｉ１の曲率半径中心座標（ａＲ″、ｂＲ″）は、以下の式（７）及び式（８）を用いて算出する。
【００４７】
【式７】
2005061861.tif 000009
【００４８】
【式８】
2005061861.tif 000010
【００４９】
但し、右側壁部ＲＨｉ１の曲率半径Ｒ、測定用ボール９の半径ｒ、測定用ボール９の中心座標位置（０、ｃ）は、既知である。
【００５０】
上記式（７）及び式（８）に下記の式（９）を代入し、
【００５１】
【式９】
2005061861.tif 000011
【００５２】
Ｄについて解くことにより、イニシャル位置における右側壁部ＲＨｉ１の座標位置を以下の式（１０）により表すことができる。
【００５３】
【式１０】
2005061861.tif 000012
【００５４】
＃２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ２〜３の右側壁部ＲＨｉ２、ＲＨｉ３についても同様にして
【００５５】
【式１１】
2005061861.tif 000013
【００５６】
【式１２】
2005061861.tif 000014
【００５７】
として表すことができる。
【００５８】
そして、上記の＃１〜＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ１〜３の左側壁部ＬＨｉ１〜３及び右側壁部ＲＨｉ１〜３に基づいて最適ボール外径ｄを算出する処理を行う。まず最初に、＃１のシーブプーリボール溝Ｈｉ１の右側壁部ＲＨｉ１と左側壁部ＬＨｉ１の両方に規定径ｒのシーブプーリ用基準円ＧＩ１を同時に接触させたときの中心Ｑ１の座標位置（ｘ１、ｙ１）を求める。図８及び図９は、シーブプーリボール溝Ｈｉの右側壁部ＲＨｉ及び左側壁部ＬＨｉとシーブプーリ用基準円ＧＩとの関係を座標平面上に示す図である。ここで、シーブプーリ用基準円ＧＩ１の中心座標位置Ｑ１（ｘ１、ｙ１）は、以下の式（１３）と式（１４）によって算出される。
【００５９】
【式１３】
2005061861.tif 000015
【００６０】
【式１４】
2005061861.tif 000016
【００６１】
但し、上記の式（１３），（１４）のＳとＴは、以下の式（１５），（１６）によって算出される。
【００６２】
【式１５】
2005061861.tif 000017
【００６３】
【式１６】
2005061861.tif 000018
【００６４】
尚、上記式（１５）のＲＬは、図９に示すように、右側壁部ＲＨｉ１と左側壁部ＬＨｉ１の曲率半径中心座標位置間の距離であり、以下の式（１７）によって算出される。
【００６５】
【式１７】
2005061861.tif 000019
【００６６】
また、ＲＱ＝Ｒ−ｒ、ＬＱ＝Ｌ−ｒである。そして、同様に、＃２及び＃３のシーブプーリボール溝Ｈｉ２〜３についてもシーブプーリ用基準円ＧＩの中心Ｑ２の座標位置（ｘ２、ｙ２）と、中心Ｑ３の座標位置（ｘ３、ｙ３）を求める。
【００６７】
次に、＃１のシャフトプーリボール溝Ｈｏ１の右側壁部ＲＨｏ１及び左側壁部ＬＨｏ１の両方に規定径ｒのシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１を同時に接触させたときのシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心座標位置Ｑｏ１（ｘｏ１、ｙｏ１）をそれぞれ求める（いずれも図示せず）。シャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心座標位置Ｑｏ１（ｘｏ１、ｙｏ１）は、以下の式（１８）と式（１９）によって算出される。
【００６８】
【式１８】
2005061861.tif 000020
【００６９】
【式１９】
2005061861.tif 000021
【００７０】
但し、第１の前提条件より、シャフトプーリの中心座標位置（ｃＲＬ、ｄＲＬ）は既知であり、上記（１７），（１８）式のＳとＴは、以下の（２０），（２１）式によって算出される。
【００７１】
【式２０】
2005061861.tif 000022
【００７２】
【式２１】
2005061861.tif 000023
【００７３】
次に、上記の算出式により算出したシーブプーリ用基準円ＧＩ１の中心Ｑ１の座標位置（ｘ１、ｙ１）と、シャフトプーリボール溝Ｈｏ１の右側壁部ＲＨｏ１と左側壁部ＬＨｏ１の両方に同時に接するシャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心Ｑｏ１の座標位置とを用いて、ボール溝の最適ボール外径ｄを算出する。
【００７４】
ここでは、各ボール溝＃１、＃２、＃３共に同じボールサイズとするため、各ボール溝＃１、＃２、＃３の最適ボール外径ｄ１〜ｄ３において算出する最適ボール外径ｄは一つであり（ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ）、下記の式（２２）に示すように、各ボール溝のそれぞれのシーブプーリ用基準円ＧＩ１、シャフトプーリ用基準円Ｇｏ１の中心Ｑ１、Ｑｏ１を直線で結ぶ距離の２乗和Ｓが最小となる円の半径ｒを最小二乗法により求め、その半径ｒを２倍した長さを最適ボール外径ｄとする。
【００７５】
【式２２】
2005061861.tif 000024
【００７６】
ここで、ｎ＝１
そして、最適ボール外径ｄを有するボールを＃１〜＃３ボール溝に介装した場合におけるシャフトプーリ２とシーブプーリ６との同軸度を求める。同軸度は、＃１〜＃３ボール溝に介装された各ボールの中心を通過する円の中心とシャフトプーリ２の軸中心とのずれ量によって求められる。そして、その同軸度がシーブプーリ６の円筒部７の内径と、シャフトプーリ２のシャフト部３の外径とのクリアランス差よりも小さいときは、最適ボール外径ｄとして予測し、最適ボール外径予測手段のメモリ内に記憶すると共に表示モニタ３４に表示する。
【００７７】
図１０は、上記の最適ボール外径予測方法によって予測した最適ボール外径ｄのボールを用いた実験結果を示すグラフである。最適ボール外径ｄの予測精度評価方法として、ボールクリアランスと転がり抵抗の関係に置き換え、従来の測定方法と本発明の画像処理を利用した測定方法との比較を行った。その結果、本発明の装置により予測したボールを用いた場合、図１０に示すように、ほぼ一定の比率で上昇する安定した相関関係が得られ、最適ボール外径ｄの予測精度が従来よりも向上したことが分かる。
【００７８】
上記の最適ボール外径予測装置１０によれば、シーブプーリボール溝Ｈｉ、シャフトプーリボール溝Ｈｏの間に測定用ボール９を介装して、シャフトプーリ２とシーブプーリ６とを正転方向と反転方向にそれぞれ回転させ、その正転方向変位位置及び反転方向変位位置を画像処理手段３１により検出し、両位置におけるガタ量として回転中心変位量α、中心変位角γ、回転角φを算出するので、シャフトプーリ２の軸心に対するシーブプーリ６の軸ズレを考慮した、真のガタ量を算出することができる。
【００７９】
そして、その真のガタ量に基づいてシャフトプーリ２とシーブプーリ６のイニシャル位置におけるシャフトプーリボール溝Ｈｏ、シーブプーリボール溝Ｈｉの座標位置を算出し、シーブプーリボール溝Ｈｉに接するシーブプーリ用基準円ＧＩの中心と、シャフトプーリボール溝Ｈｏに接するシャフトプーリ用基準円Ｇｏの中心との距離の２乗和Σが最小となる最適円を算出し、その最適円の直径２ｒを最適ボール外径ｄとして算出するので、シーブプーリボール溝Ｈｉの形状に応じた最適ボール外径ｄを予測することができる。
【００８０】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、３本のボール溝の場合を例に説明したが、４本以上であってもよい。また、上述の実施の形態では、シャフトプーリ２を固定し、シーブプーリ６を回転付勢する場合を例に説明したが、シーブプーリ６を固定し、シャフトプーリ２を回転付勢してもよく、また、シャフトプーリ２とシーブプーリ６の両方を正逆方向に相対的に回転付勢してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、外ボール溝と内ボール溝との間に測定用ボールを介装して軸嵌挿部材が嵌挿された軸部材を保持し、軸嵌挿部材を正転方向及び反転方向に回転付勢し、その正転方向変位位置と反転方向変位位置を画像処理により検出するので、軸部材の軸心に対する軸嵌挿部材の軸ズレを考慮した真のガタ量を得ることができる。そして、その真のガタ量を用いて最適ボール外径を予測するので、より誤差の少ない、ボール溝の形状に応じた最適なボールの外径を予測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】最適ボール外径予測装置の全体を概略的に示す正面図である。
【図２】最適ボール外径予測装置の側面図である。
【図３】最適ボール外径予測装置の機能ブロック図である。
【図４】シーブプーリが右回転変位位置に配置された状態を示す説明図である。
【図５】右回転変位位置を座標表示した説明図である。
【図６】イニシャル位置におけるシーブプーリボール溝の形状を座標表示した説明図である。
【図７】右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝の曲率半径中心座標位置を示す説明図である。
【図８】シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図である。
【図９】シーブプーリボール溝の右側壁部及び左側壁部とシーブプーリ用基準円との関係を座標表示した図である。
【図１０】実験結果を示すグラフである。
【図１１】ＣＶＴ用プーリの構成を概略的に説明する図である。
【図１２】従来のガタ量測定方法を説明する図である。
【図１３】従来の最適ボール外径予測方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  ＣＶＴ用プーリ
２  シャフトプーリ（軸部材）
３  シャフト部
４  プーリ部
６  シーブプーリ（軸嵌挿部材）
７  円筒部
８  プーリ部
１０  最適ボール外径予測装置
１１  プーリ保持手段
１２  プーリチャック
１５  シャフトチャック
２１  プーリ回転付勢手段
２２  付勢用円盤
２３  右回転用アーム
２４  左回転用アーム
２５  連結ロッド
２６  ウェイト
２７  シリンダ機構
３１  画像処理手段
３２  ＣＣＤカメラ
３３  ガタ量演算処理手段
３４  表示モニタ
ＰＣ  パーソナルコンピュータ
ＧＩ  シーブプーリ用基準円
Ｇｏ  シャフトプーリ用基準円
Ｈｉ  シーブプーリボール溝（内ボール溝）
ＬＨｉ  シーブプーリボール溝の左側壁部（正転方向側壁部）
ＲＨｉ  シーブプーリボール溝の右側壁部（反転方向側壁部）
Ｈｏ  シャフトプーリボール溝（外ボール溝）
ＬＨｏ  シャフトプーリボール溝の左側壁部（反転方向側壁部）
ＲＨｏ  シャフトプーリボール溝の右側壁部（正転方向側壁部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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